Приложение С (справочное). Обоснование требований к интегрирующим индикаторам и ссылка на требования к биологическим индикаторам (БИ), определенным в серии ИСО 11138, и к микробиологической инактивации (полученной из ИСО 11140-1)

Приложение С
(справочное)

Обоснование
требований к интегрирующим индикаторам и ссылка на требования к биологическим индикаторам (БИ), определенным в серии ИСО 11138, и к микробиологической инактивации (полученной из ИСО 11140-1)

С.1 Пар

С.1.1 Введение

Интегрирующие индикаторы разработаны так, чтобы отвечать сходным с биологическими индикаторами (БИ) образом при воздействии критических переменных процесса стерилизации. В рамках настоящего стандарта рабочие характеристики интегрирующих индикаторов связаны с минимальными требованиями к БИ для стерилизации влажным теплом согласно ИСО 11138-3 [9]. В С.1.2 приведены общие сведения и подробное обоснование требований к интегрирующим индикаторам класса 5, определенным в 4.6.

С.1.2 Общие сведения

В ИСО 11138-3 [9] определено, что БИ для процесса паровой стерилизации должен иметь не менее чем 1,5 мин, минимальную популяцию и значение z более 6. Значение z для многих видов Geobacillus stearothermophilus зачастую приближается к 10 (ИСО 14161). В теоретических расчетах, относящихся к валидации процессов паровой стерилизации, например , обычно используется значение z, равное 10 (Pflug [27]).

Рабочие характеристики БИ могут быть также определены с помощью окна выживания/гибели (ОВГ), которое на основе определенных выше минимальных значений, обычно при температуре 121°С, должно составить: выживание в течение 4,5 мин и гибель через 13,5 мин. ОВГ вычисляют следующим образом:

Время выживания = (log Р - 2),

(С.1)

Время гибели = (log Р + 4),

(С.2)

где log - десятичный логарифм числа спор;

Р - номинальная популяция;

- время уменьшения числа спор в 10 раз при температуре 121°С, в минутах.

С.2 Взаимосвязь между контрольным значением (КЗ) интегрирующего индикатора и инактивацией биологического индикатора (БИ)

Для того чтобы добиться инактивации не менее в популяциях микроорганизмов, необходимо подвергать БИ с = 1,5 мин и популяцией воздействию температуры 121°С в течение 16,5 мин.

(log - log )1,5 = 16,5 мин.

(С.3)

Таким образом, для интегрирующего индикатора класса 5 минимальное контрольное значение (КЗ), т.е. время, за которое достигается конечное состояние при температуре 121 "С, должно быть не менее 16,5 мин. Определив минимальное КЗ, равное 16,5 мин, устанавливают прямое взаимоотношение между конечным состоянием интегрирующего индикатора и удовлетворительным уровнем инактивации аналогичного БИ, и, как следствие, целью процесса финишной стерилизации.

В случае, когда изготовитель определяет КЗ при температуре 121°С более 16,5 мин, будет достигнут больший уровень инактивации (и, следовательно, большая степень безопасности) ко времени, за которое индикатор достигает своего конечного состояния. Тем не менее, при испытании интегрирующий индикатор должен достигать или превышать свое конечное состояние при его выдержке в течение времени, равного КЗ.

Описанное выше отображает условия срабатывания интегрирующего индикатора.

Что касается условия несрабатывания, теоретически единичный БИ будет показывать отсутствие роста при времени воздействия, достаточном для уменьшения популяции до уровня, менее чем один выживший организм. Однако, когда применяются реальные БИ, время воздействия должно быть выше из-за естественных изменений, связанных с биологическими системами.

Как правило, если испытывают 50 или более БИ, требуется время воздействия, в течение которого популяция уменьшается до теоретического уровня менее для исключения любого положительного значения пророста (ИСО 14161). Определение ОВГ позволяет показать, сколько еще времени выдержки необходимо. Таким образом, период воздействия, равный (log Р + 4)D, применяется для определения времени гибели, т.е. последующее уменьшение на 4 log за пределами точки выживания одного организма на единицу, т.е. . Таким образом, можно ожидать, что некоторые БИ будут показывать положительное значение пророста при уровне воздействия , но не при уровне воздействия .

Применяя данные критерии для определения реакции несрабатывания интегрирующего индикатора при температуре 121°С с популяцией и значением D = 1,5, требуется уменьшить на 7 log для достижения уровня . Время воздействия, требуемое для этого:

(log Р + 2)D = 10,5 мин.

(С.4)

Таким образом, интегрирующий индикатор не должен достигать своего конечного состояния при выдержке в сухом насыщенном паре при температуре 121°С в течение 10,5 мин. Однако КЗ изготовителя при температуре 121°С может быть более 16,5 мин, и в этом случае условия воздействия, требуемые для создания реакции несрабатывания у интегрирующего индикатора, должны быть взаимосвязаны с КЗ изготовителя и составлять не менее 10,5 мин. Взяв 10,5 мин за основу для несрабатывания и 16,5 мин за основу для срабатывания, получаем

10,5/16,5 = 0,636.

(С.5)

Таким образом, для индикатора с КЗ более 16,5 мин условия несрабатывания, при которых его испытывают, должны составлять время воздействия, равное 63,6% его КЗ. Таким образом, индикатор должен показать отсутствие отклика или несрабатывание при выдержке в сухом насыщенном паре при температуре 121°С на протяжении 63,6% КЗ.

В сравнении с БИ КЗ интегрирующего индикатора связано со временем, которое требуется для достижения уменьшения популяции на 11 log. 63,6% КЗ связано со временем, которое требуется для достижения уменьшения популяции на 7 log. Таким образом, значение D БИ в соответствии с ИСО 11138-3 [9] связано с КЗ интегрирующего индикатора следующим образом:

(log Р + 6)D = КЗ,

(С.6)

(5 + 6)1,5 = 16,5,

(С.7)

т.е. уменьшение популяции на 11 log до уровня инактивации .

Следовательно:

D = K3/(log Р + 6) = КЗ/11.

(С.8)

В БИ живые организмы наблюдаются при времени выдержки (время выживания ВВ), равном

(log Р + 2)D = ВВ,

(С.9)

подставляя D,

(log Р + 2)КЗ/11 = ВВ.

(С.10)

Теперь

log Р + 2 = 7,

(С.11)

следовательно:

7КЗ/11 = ВВ,

(С.12)

следовательно:

КЗ7/11 = КЗ0,636 = ВВ.

(С.13)

Таким образом, для интегрирующего индикатора время выживания, т.е. отсутствие отклика в интегрирующем индикаторе, и, следовательно, время, в течение которого конечное состояние не должно быть достигнуто, равно 63,6% КЗ.

Определение индикаторов класса 5 наиболее понятно при начальном подробном рассмотрении их функционирования в паровых стерилизаторах. Одним из факторов является их схожесть в работе с БИ. В попытке провести параллель между рабочими характеристиками химических индикаторов (ХИ) и БИ используют термин "температурный коэффициент" для своего рода моделирования значения z. БИ могут иметь значения z между 6 и 14. Если установить диапазон температурного коэффициента от 6°С до 14°С, нанося два температурных коэффициента при разных температурах, можно получить графики.

Если установлено, что КЗ при температуре 121°С составляет 16,5 мин, то графики двух температурных коэффициентов пересекаются на 16,5 мин при температуре 121°С.

Наклон линии, полученной от графика данных, представляющих КЗ ХИ при различных температурах, должен проходить между наклонами линий, полученных от температурных коэффициентов 6°С и 14°С, и быть линейным. Кроме того, должно наблюдаться полное несрабатывание, если время выдержки при любом данном контрольном значении составляет 63,6% этого времени. Другими словами, если ХИ имеет контрольное значение срабатывания при 1,80 мин и температуре 134°С, то он не должен срабатывать при 1,14 мин и температуре 134°С (1,80 мин0,636 = 1,14 мин) или (1 мин 48 с СРАБАТЫВАНИЕ0,636 = 1 мин 9 с НЕСРАБАТЫВАНИЕ).

Иллюстрацию см. на рисунке С.1. После нанесения контрольных значений в четырех температурных точках наклон линии, соединяющей точки, будет находиться между линиями А и В.

"Рисунок С.1 - Температурный коэффициент для паровых интегрирующих индикаторов класса 5"

С.3 Сравнение с требованиями для интегрирующих индикаторов в ИСО 11140-1 [12]

ИСО 11140-1 [12] требует, чтобы интегрирующий индикатор не срабатывал в условиях выдержки при его контрольном значении (КЗ) минус 1°С по температуре и минус 15% по времени. Интегрирующий индикатор с КЗ, равным 16,5 мин при температуре 121°С, не должен срабатывать при выдержке в 120°С в течение 14,025 мин. Проводя параллель с реакцией биологического индикатора (БИ), если БИ имеет значение , равное 1,5, и значение z, равное 10°С, то значение D при температуре 120°С будет

,

(С.14)

где - значение D при температуре 120°С;

- значение D при температуре 121°С;

- рабочая температура (в данном случае 120°С);

- стандартная температура (в данном случае 121°С);

= 1,88 мин.

Полагая, что популяция БИ равна , логарифмическое уменьшение, достигаемое при выдержке БИ при температуре 120°С в течение 14,025 мин, будет

14,025/1,88 = 7,427,

(С.15)

т.е. уменьшение на 7,4 log.

Таким образом, log уровня выживания в БИ будет

5 - 7,427 = - 2,427.

(С.16)

Следовательно, выжившая популяция будет

.

(С.17)

Это значение очень близко к требованиям, определенным в ИСО 11140-1 [13], те интегрирующий индикатор не должен срабатывать, когда за время выдержки популяция уменьшается на 7 log, т.е. снижается до .

Таким образом, изложенные выше требования очень схожи с требованиями в приведенном ранее примере.

Если значение z БИ равно 6, тогда значение D при температуре 120°С будет выведено следующим образом:

= 2,2 мин.

(С.18)

Полагая, что популяция БИ равна , логарифмическое уменьшение при выдержке БИ при температуре 120°С в течение 14,025 мин будет

14,025/2,2 = 6,375.

(С.19)

Таким образом, log уровня выживания в БИ будет

.

(С.20)

Если значение z БИ равно 14, тогда

.

(С.21)

Полагая, что популяция БИ равна , логарифмическое уменьшение при выдержке БИ при температуре 120°С в течение 14,025 мин будет

14,025/1,7681 = 7,93.

(С.22)

Таким образом, уровень выживания в БИ будет

.

(С.23)

В таблице С.1 приведена вышеизложенная информация в сжатом виде

Таблица С.1 - Уровень выживания на БИ

	z = 6	z = 10	z = 14
Уровень выживания на БИ

Рассматривая те же данные при максимальной температуре:

Если интегрирующий индикатор имеет КЗ при температуре 135°С 0,66 мин, БИ с , равным 1,5, популяцией и z = 10°С,

= 0,06 мин.

(С.24)

При условии срабатывания уменьшение на 11 log достигается за

110,06 мин = 0,66 мин.

(С.25)

При условии несрабатывания уменьшение на 7 log достигается за

70,06 = 0,42 мин.

(С.26)

В соответствии с требованиями настоящего стандарта интегрирующий индикатор не должен срабатывать при КЗ63,6%

0,660,636 = 0,42 мин.

(С.27)

Используя предварительно определенный критерий для условий несрабатывания:

КЗ температуры - 1°С и КЗ времени - 15% приводит к несрабатыванию при температуре 134°С и 0,56 мин.

Для БИ

= 0,075 мин.

(С.28)

Таким образом, выдержка в течение 0,56 мин приводит к логарифмическому уменьшению на

0,56/0,075 = уменьшение на 7,45 log,

(С.29)

следовательно, уровень выживания будет

,

(С.30)

который снова близок к установленному ранее уровню несрабатывания, т.е. .

С.4 Оксид этилена

В ИСО 11138-2 [8] указано, что биологический индикатор (БИ) для оксида этилена (ЭО) должен иметь значение D не менее 2,5 мин при температуре 54°С, 60% ОВ и 600 мг ЭО/л с максимальной популяцией . Рабочие характеристики БИ могут быть определены с помощью окна выживания/гибели, которое обычно должно быть: выживание в течение не менее 10 мин, гибель не позднее чем через 25 мин при температуре 54°С, основываясь на приведенных выше минимальных значениях. ОВГ может быть вычислено из следующего:

Время выживания = (log Р - 2)D;

(С.31)

Время гибели = (log Р + 4)D.

(С.32)

Принято достигать конечной вероятности выживания в популяции микроорганизмов , перед тем как продукция может считаться стерильной.

На основании ранее изложенной информации, БИ с значением D, равным 2,5, и максимальной популяцией необходимо подвергнуть выдержке при температуре 54°С, 600 мг ЭО/л и 60% ОВ в течение 30 мин для того, чтобы достигнуть уровня инактивации .

Таким образом,

(log - log )2,5 = 30,0 мин.

(С.33)

Таким образом, минимальное КЗ, т.е. время, за которое будет достигнуто конечное состояние для интегрирующего индикатора класса 5, должно быть не менее 30,0 мин, чтобы обеспечить достижение достаточного инактивирующего показателя в аналогичном БИ.

В случае, когда КЗ при температуре 54°С, 600 мг ЭО/л и 60% ОВ более 30,0 мин, за то время, за которое индикатор достигнет своего конечного состояния, будет достигаться заметно больший уровень инактивации. Тем не менее интегрирующий индикатор должен достигать или превосходить свое конечное состояние при выдержке в течение времени, равного КЗ.

Описанное выше отображает условия срабатывания. Ниже представлены условия несрабатывания.

Теоретически единичный БИ не покажет роста в случае, когда время выдержки является достаточным для уменьшения популяции до уровня, менее чем один выживший организм. Однако, когда применяются действительные БИ, время выдержки должно быть больше, чем указанное выше, из-за естественных изменений, связанных с биологическими системами. Обычно при испытании 50 или более БИ для исключения положительных значений роста требуется время выдержки, в течение которого популяция уменьшается до теоретического уровня менее . Это отображается в определении характеристик выживания/гибели, где период выдержки, равный (log Р + 4)D, применяется для определения времени гибели, т.е. уменьшения еще на 4 log за пределы точки выживания одного организма на единицу, т.е. . Таким образом, можно ожидать, что некоторые БИ будут показывать положительное значение роста при уровне воздействия , в то время как при уровне воздействия роста не будет. Адаптируя этот критерий для определения отклика несрабатывания интегрирующего индикатора при температуре 54°С, 600 мг ЭО/л и 60% ОВ с популяцией и значением D, равным 2,5, для достижения уровня требуется уменьшение на 8 log. Для этого требуется следующее время выдержки:

(log Р + 2)D = 20 мин.

(С.34)

Таким образом, интегрирующий индикатор не должен достигать своего конечного состояния при выдержке в 600 мг ЭО/л и 60% ОВ при температуре 54°С в течение 20 мин или менее. Тем не менее КЗ, определенное изготовителем при температуре 54°С, может быть более 30,0 мин, следовательно, условие несрабатывания должно быть основано на этом значении и быть не менее 20 мин. Используя 20 мин как максимальное значение несрабатывания и 30,0 мин как минимальное значение срабатывания:

20/30 = 0,667.

(С.35)

Таким образом, для индикатора с КЗ более 30,0 мин условием несрабатывания, при котором его испытывают, должно являться время воздействия, равное 66,7% КЗ. Таким образом, индикатор не должен срабатывать при выдержке в условиях 600 мг ЭО/л и 60% ОВ при температуре 54°С в течение 66,7% КЗ.

С биологической точки зрения КЗ связано со временем, которое требуется для достижения уменьшения популяции на 12 log; 66,7% КЗ связано со временем, которое требуется для достижения уменьшения на 8 log.